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Multikomponentenseismik in übertieften Alpinen Becken

Abb. 1: Alpengebiet mit Bereichen übertiefter Täler und Becken (rot) sowie im ICDP-Antrag DOVE geplanten Bohrlokationen (nummeriert) (Anselmetti et al. 2014; unpubl.). Rote Zahl: Tannwald Becken; grüne Zahl: Lienz Becken; pinke Linie: Grenze des letzten glazialen Maximums; schwarze Linie: maximale Ausdehnung der Pleistozänen Vereisung.

In den Alpen gibt es bisher noch keinen vollständigen systematischen Ansatz, die Prozesse und kontrollierenden Faktoren der Übertiefung und anschließenden Sedimentation zu entschlüsseln.  Ebenso wenig sind die räumlich-zeitliche Ausdehnung verschiedener Vereisungen und die räumliche Komplexität der Sedimente verstanden.  Der ICDP-Antrag DOVE (Drilling Overdeepened Alpine Valleys; Anselmetti et al., 2014) möchte diese Lücke schliessen.
Dieses Projekt ist Teil der internationalen Initiative und hat die verbesserte seismische Charakterisierung übertiefter Quartärer Becken in ehemals glazialen Gebieten zum Ziel.  Der Begriff ‚übertieft‘ bezieht sich dabei auf die Anlage von Tälern und Becken mit glazialem Ursprung.
Übertiefte Strukturen existieren weltweit.  In den Europäischen Alpen hat die Übertiefung längliche, verschüttete Täler geformt, die meist in Richtung des ehemaligen Eisflusses ausgerichtet sind, sowie durch Gletscher ausgeräumte Becken in deren Abschmelzbereich (Abb. 1).  Nach dem Gletscherrückzug wurden die meisten übertieften Strukturen schnell mit glazialen und lakustrinen Ablagerungen aufgefüllt.  Für den inneralpinen Bereich wird angenommen, dass wiederholte Vereisungen einen Grossteil dieser Ablagerungen wieder entfernt haben, während im Alpenvorland bedeutende Mengen älterer Sedimente erhalten geblieben sind.

Offene Fragen, die wir im Tannwald und Lienz Becken angehen, sind:

  • Bereitstellung eines strukturellen 3-D Modells mit Reflexionsseismik zur Bestimmung von Beckentiefe, möglichen Störungen und Hauptreflektoren,
  • Charakterisierung von mehrphasiger glazialer Ablagerung/Erosion, Fazies und Massenbewegung,
  • Anwendung von P-Wellen-, Scherwellen- und Multikomponentenseismik zur Untersuchung der Anisotropie.

Projektrelevante Literatur:

  • Buness, H., 2007. Improving the processing of vibroseis data for very shallow high-resolution measurements. Near Surface Geophysics, 5(3), 173-182.
  • Burschil, T., Beilecke, T. & Krawczyk, C.M., 2015. Finite difference modelling to Evaluate Seismic P-Wave and Shear Wave Field Data.  Solid Earth, 6, 33-47; doi: 10.5194/se-6-33-2015.
  • Ellwanger, D., Wielandt-Schuster, U., Franz, M. & Simon, Th., 2011. The Quaternary of the southwest German Alpine Foreland (Bodensee-Oberschwaben, Baden-Württemberg, Southwest Germany). E & G Quaternary Science Journal, 60 (2-3), 306-328; doi: 10.3285/eg.60.2-3.07.
  • Gabriel, G., Ellwanger, D., Hoselmann, C., Weidenfeller, M., Wielandt-Schuster, U. & The Heidelberg Basin Project Team,2013. The Heidelberg Basin, Upper Rhine Graben (Germany): a unique archive of Quaternary sediments in Central Europe. Quaternary International, 292, 43-58.
  • Krawczyk, C.M., Polom, U. & Beilecke, T., 2013. Shear-wave reflection seismics as valuable tool for near-surface urban applications. The Leading Edge, 32 (3), 256-263; doi: 10.1190/tle32030256.1.
  • Polom, U., Bagge, M., Wadas, S., Winsemann, J., Brandes, C., Binot, F. & Krawczyk, C.M., 2013. Surveying near-surface depocentres by means of shear wave seismics. First Break, 31 (8), 63-75.